Ventajas de la Corriente Alterna

La corriente alterna presenta ventajas decisivas de cara a la producción y transporte de la energía eléctrica, respecto a la corriente continua:

·         1-Generadores y motores mas baratos y eficientes, y menos complejos

·         2-Posibilidad de transformar su tensión de manera simple y barata (transformadores).

·         3-Posibilidad de transporte de grandes cantidades de energía a largas distancias con un mínimo de sección de conductores ( a alta tensión).

·         4-Posibilidad de motores muy simples, (como el motor de inducción asíncrono de rotor en cortocircuito).

·         5-Desaparición o minimización de algunos fenómenos eléctricos indeseables (magnetización en las maquinas, y polarizaciones y corrosiones electrolíticas en pares metálicos).

La corriente continua, presenta la ventaja de poderse acumular directamente, y para pequeños sistemas eléctricos aislados de baja tensión, (automóviles) aun se usa (Aunque incluso estos acumuladores se cargan por alternadores).

Actualmente es barato convertir la corriente alterna en continua (rectificación).

Efecto Joule

Se conoce como efecto Joule al fenómeno por el cual si en un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor debido a los choques que sufren con los átomos del material conductor por el que circulan, elevando la temperatura del mismo 

En este efecto se basa el funcionamiento de diferentes electrodomésticos como los hornos, las tostadoras y las calefacciones eléctricas, y algunos aparatos empleados industrialmente como soldadoras, etc., en los que el efecto útil buscado es, precisamente, el calor que desprende el conductor por el paso de la corriente. 
Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones es un efecto indeseado y la razón por la que los aparatos eléctricos y electrónicos necesitan un ventilador que disminuya el calor generado y evite el calentamiento excesivo de los diferentes dispositivos como podían ser los circuitos integrados. E inclusive las lámparas incandescentes que producen más energía calorífica que lumínica.

En un conductor metálico la potencia  es: P=I^2.R

Las Compañías que suministran electricidad toman como unidad de potencia el Kilowatio (kW) y como unidad de tiempo la hora (h). En consecuencia, si se tiene P = 1 kW y t = 1hora, se obtiene la unidad de energía llamada Kilowatio-hora (kWh).

Efecto Magnético

Se lleva acabo cuando alrededor de los conductores que transportan las corrientes eléctricas se producen campos magnéticos. Así, cuando se acerca una aguja magnética a un conductor que transporta corriente, se observa que la aguja se desvía bruscamente de su posición.

Un conductor por el que circula una corriente está rodeado de un campo magnético. Si el conductor se introduce perpendicularmente a un campo magnético recibirá una fuerza lateral cuyo valor se determina con la siguiente expresión matemática:

F= ILB

F= fuerza magnética que recibe el conductor, en Newton (N)

I= intensidad de la corriente eléctrica que circula por el conductor se mide en Amperes (A)

L= longitud del conductor sumergido en el campo magnético, se expresa en metros (m)

B= inducción magnética medido en Teslas (T)

De la misma manera que sucede  para una carga móvil, si el conductor por el que circula una corriente forma un ángulo (θ) con el campo magnético, la fuerza que recibe se determina con la expresión:

F= ILB SEN θ

Efecto Inductivo

La corriente eléctrica puede inducir cambios químicos en las sustancias. Esto se aprovecha en una pila, que produce electricidad a partir de cambios químicos, o en galvanotecnia, la técnica empleada para recubrir de metal una pieza.

Ejemplo: La corriente eléctrica puede producir reacciones químicas. En la industria se emplea la electrolisis para transformar unas sustancias en otras:

-Para proteger una superficie metálica de la corrosión.

-Mejorar el aspecto superficial (Ej.: chapados de oro).

-Mejorar propiedades eléctricas, ópticas u otras.

-Obtener metales a partir de sus minerales.

Efecto Motor

El efecto motor es un efecto electromagnético que actualmente es de gran importancia, porque en el se basa el funcionamiento de muchos dispositivos útiles al hombre.

Sabemos que de acuerdo con el experimento de Oersted, toda corriente eléctrica crea un campo magnético a su alrededor que se encuentra a su alrededor, que se encuentra en presencia de otro campo, interactúa con él, manifestándose tal interacción mediante una fuerza en esta practica, observaremos el fenómeno llamado efecto motor consistente en que un conductor con corriente eléctrico colocado dentro de un campo magnético, experimenta la accio0n de una fuerza este fenómeno fue descubierto Michael Farad ay en 1821, constituye otro ejemplo de interacción de campos magnéticos: de hecho la corriente que circula por un conductor es un conjunto de cargas eléctricas en movimiento y sobre cada una se ejerce una fuerza.

La fuerza observada en el alambre seria la resultante de un gran numero de pequeñísimas fuerzas actuando sobre las cargas móviles.

Entonces el sentido de la fuerza sobre el conductor también puede terminaras de con la regla de la mano izquierda en la que el dedo medio apuntaría en el sentido de la circulación de la corriente eléctrica que seria el del movimiento de las cargas en movimiento del extremo + al extremo-.

Para el sentido real de la corriente, la regla se aplicaría con la mano derecha.

Un motor eléctrico es un aparto que, basado en el fenómeno anterior transforma la energía eléctrica que se le suministra en energía mecánica.

Un transformador eléctrico básicamente esta constituido por una bobina de espiras rectangulares devanadas sobre un rotor de material ferromagnético, el que a su vez va montado sobre un eje que le permite girar libremente.

El rotor se encuentra dentro de un campo magnético que puede ser creado por un imán permanente, o por un electroimán alimentando con la misma corriente del embobinado del rotor.

La interacción de los dos campos magnéticos crea sobre cada espira del rotor un par de fuerza que lo hace girar.

En un motor eléctrico el sentido de giro del rotor dependerá del sentido del campo magnético y del sentido de circulación de la corriente en el embobinado invirtiendo cualquiera de ellos, se invierte el sentido de giro.

La rapidez con que gira el rotor dependerá de la intensidad de campo magnético principal, la intensidad de la corriente aplicada al embobinado del rotor, y de la longitud de sus espiras, además del número de espiras.

Generación de Corriente Eléctrica

Consiste en transformar alguna clase de energía química, mecánica, térmica o lumínica, entre otras, en energía eléctrica. Para la generación industrial se recurre a instalaciones denominadas centrales eléctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Estas constituyen el primer escalón del sistema de suministro eléctrico. La generación eléctrica se realiza, básicamente, mediante un generador; si bien estos no difieren entre sí en cuanto a su principio de funcionamiento, varían en función a la forma en que se accionan. Explicado de otro modo, difiere en qué fuente de energía primaria utiliza para convertir la energía contenida en ella, en energía eléctrica.

Desde que Nikola Tesla descubrió la corriente alterna y la forma de producirla en los alternadores, se ha llevado a cabo una inmensa actividad tecnológica para llevar la energía eléctrica a todos los lugares habitados del mundo, por lo que, junto a la construcción de grandes y variadas centrales eléctricas, se han construido sofisticadas redes de transporte y sistemas de distribución. Sin embargo, el aprovechamiento ha sido y sigue siendo muy desigual en todo el planeta. Así, los países industrializados o del primer mundo son grandes consumidores de energía eléctrica, mientras que los países en vías de desarrollo apenas disfrutan de sus ventajas.

La demanda de energía eléctrica de una ciudad, región o país tiene una variación a lo largo del día. Esta variación es función de muchos factores, entre los que destacan: tipos de industrias existentes en la zona y turnos que realizan en su producción, climatología extremas de frío o calor, tipo de electrodomésticos que se utilizan más frecuentemente, tipo de calentador de agua que haya instalado en los hogares, la estación del año y la hora del día en que se considera la demanda. La generación de energía eléctrica debe seguir la curva de demanda y, a medida que aumenta la potencia demandada, se debe incrementar la potencia suministrada. Esto conlleva el tener que iniciar la generación con unidades adicionales, ubicadas en la misma central o en centrales reservadas para estos períodos. En general los sistemas de generación se diferencian por el periodo del ciclo en el que está planificado que sean utilizados; se consideran de base la nuclear y la eólica, de valle la termoeléctrica de combustibles fósiles, y de pico la hidroeléctrica principalmente (los combustibles fósiles y la hidroeléctrica también pueden usarse como base si es necesario).

Dependiendo de la fuente primaria de energía utilizada, las centrales generadoras se clasifican en químicas cuando se utilizan plantas de radioactividad, que generan energía eléctrica con el contacto de esta, termoeléctricas (de carbón, petróleo, gas, nucleares y solares termoeléctricas), hidroeléctricas (aprovechando las corrientes de los ríos o del mar: mareomotrices), eólicas y solares fotovoltaicas. La mayor parte de la energía eléctrica generada a nivel mundial proviene de los dos primeros tipos de centrales reseñados. Todas estas centrales, excepto las fotovoltaicas, tienen en común el elemento generador, constituido por un alternador de corriente, movido mediante una turbina que será distinta dependiendo del tipo de energía primaria utilizada.

Por otro lado, un 64% de los directivos de las principales empresas eléctricas consideran que en el horizonte de 2018 existirán tecnologías limpias, WN, accesibles y renovables de generación local, lo que obligará a las grandes corporaciones del sector a un cambio de mentalidad.

Centrales Termoeléctricas

Una central termoeléctrica es un lugar empleado para la generación de energía eléctrica a partir de calor. Este calor puede obtenerse tanto de combustibles fósiles (petróleo, gas natural o carbón) como de la fisión nuclear del uranio u otro combustible nuclear o del sol como las solares termoeléctricas, así como también de incineración de residuos sólidos urbanos (RSU). Las centrales que en el futuro utilicen la fusión también serán centrales termoeléctricas.

En su forma más clásica, las centrales termoeléctricas consisten en una caldera en la que se quema el combustible para generar calor que se transfiere a unos tubos por donde circula agua, la cual se evapora. El vapor obtenido, a alta presión y temperatura, se expande a continuación en una turbina de vapor, cuyo movimiento impulsa un alternador que genera la electricidad. Luego el vapor es enfriado en un condensador donde circula por tubos agua fría de un caudal abierto de un río o por torre de refrigeración.

En las centrales termoeléctricas denominadas de ciclo combinado se usan los gases de la combustión del gas natural para mover una turbina de gas. En una cámara de combustión se quema el gas natural y se inyecta aire para acelerar la velocidad de los gases y mover la turbina de gas. Como, tras pasar por la turbina, esos gases todavía se encuentran a alta temperatura (500 °C), se reutilizan para generar vapor que mueve una turbina de vapor. Cada una de estas turbinas impulsa un alternador, como en una central termoeléctrica común. El vapor luego es enfriado por medio de un caudal de agua abierto o torre de refrigeración como en una central térmica común. Además, se puede obtener la cogeneración en este tipo de plantas, al alternar entre la generación por medio de gas natural o carbón. Este tipo de plantas está en capacidad de producir energía más allá de la limitación de uno de los dos insumos y pueden dar un paso a la utilización de fuentes de energía por insumos diferentes.

Las centrales térmicas que usan combustibles fósiles liberan a la atmósfera dióxido de carbono (CO2), considerado el principal gas responsable del calentamiento global. También, dependiendo del combustible utilizado, pueden emitir otros contaminantes como óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, partículas sólidas (polvo) y cantidades variables de residuos sólidos. Las centrales nucleares pueden contaminar en situaciones accidentales (véase accidente de Chernóbil) y también generan residuos radiactivos de diversa índole.